DE2756045A1 - METHOD AND DEVICE FOR CREATING CAVITY, E.G. SIDE CHANNELS, IN COAL OR OIL SHALE - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR CREATING CAVITY, E.G. SIDE CHANNELS, IN COAL OR OIL SHALEInfo
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Description
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S/p 9265S / p 9265
12. Dezember 1977 W/HeDecember 12, 1977 W / He
Anmelder: KAROL SABOL, 3116 - 67A Street, Edmonton, Alberta, CanadaApplicant: KAROL SABOL, 3116 - 67A Street, Edmonton, Alberta, Canada
Titel: "Verfahren und Einrichtung zum Erstellen von Hohlräumen, z.B. Seitenkanälen, in Kohle- oder ölschiefervorkommen".Title: "Method and device for creating cavities, e.g. side channels, in coal or oil shale deposits".
Priorität: GroßbritannienPriority: Great Britain
Nr. 52 999/76 vom 20.12.1976No. 52 999/76 of December 20, 1976
Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 75020073) 5 839300 Postscheck München 89369-801 Accounts: Bayerische Vereinsbank (BLZ 75020073) 5 839300 Postscheck Munich 89369-801
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Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bohren von Löchern durch kohlenstoffhaltige Ablagerungen. Das Verfahren besteht darin, die Verbrennung fördernde Gase, z.B. Luft, unter Druck durch die Einrichtung zu leiten, die in einem Bohrloch installiert ist, das gegenüber dem zu bohrenden Bereich liegt. Die Einrichtung weist innere und äußere flexible Rohre mit einer flexiblen, verbundenen Armierung und einer die Richtung festlegenden Düse auf, die gebogen werden und ihre Position in der erforderlichen Weise ändern kann. Die benachbarte kohlenstoffhaltige GrenzflächeThe invention relates to a method and a device for drilling holes through carbonaceous deposits. That The method consists in passing the combustion-promoting gases, e.g. air, under pressure through the equipment, which is in a borehole installed opposite the area to be drilled. The device has inner and outer flexible tubes with a flexible, connected reinforcement and a direction-defining nozzle, which are bent and their position in the required Way can change. The adjacent carbonaceous interface
ein
wird nach dem Anzünden durch die Verbrennung unterstützendes Gas, das unter Druck eingespeist wird, in diesem Zustand gehalten. Wenn
die Verbrennung fortschreitet, treibt der Druck die Verbrennungsprodukte aus, und der Gasinjektor wird längs des Kanales, den er
bereits gebildet hat, vorgeschoben.a
is kept in this state after ignition by the combustion-assisting gas that is fed under pressure. As the combustion proceeds, the pressure drives off the combustion products and the gas injector is advanced along the channel it has already formed.
Die Erfindung be zieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen von Hohlräumen, z.B. Seitenkanälen, in unterirdischen Kohlevorkommen oder ölschiefervorkommen.The invention relates to a method and a device for creating cavities, e.g. side channels, in underground coal deposits or oil shale deposits.
Eine der Schwierigkeiten bei der Entwicklung der unterirdischen Kohlevergasungsanlagen zur Vereinfachung des systematischen Gewinnens der Energie in Kohleflö-zen ist die seitliche Verbindung zweier vertikaler Kanäle, die als die anfänglichen Vergasungskanäle dienen.One of the difficulties in developing the underground coal gasification plants to facilitate systematic extraction the energy in coal seams is the lateral connection two vertical channels serving as the initial gasification channels to serve.
Die bisher verwendete Technologie basierte auf mechanischen Verfahren, d.h. die Kanäle sind durch den Abbau von Förderstollen aus unterirdischen Stellen, oder von der Oberfläche her durch winkeliges Bohren erstellt worden.The technology used so far was based on mechanical processes, i.e. the canals are created by the excavation of conveyor tunnels from underground locations, or from the surface through angular Drilling has been created.
Andere Techniken zum horizontalen Koppeln von Kohlelagerstätten können durch Diffusion, elektrisches Koppeln oder hydraulisches Zerbrechen erzielt werden.Other techniques for horizontally coupling coal beds may be through diffusion, electrical coupling, or hydraulic Breaking can be achieved.
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Alle diese Verfahren sind jedoch aufendig, arbeiten mit niedriger Bohrgeschwindigkeit, der Kanal hat einen zu kleinen Durchmesser, oder es fehlt die Genauigkeit in der Richtung der Kopplung. Insgesamt gesehen können diese bekannten Verfahren alle nur für kurze Strecken verwendet werden, so daß ihre Kosten pro Längeneinheit außerordentlich hoch sind.However, all of these procedures are laborious, work at a low drilling speed, the canal has too small a diameter, or there is a lack of accuracy in the direction of coupling. All in all, these known methods can only be used for a short time Routes are used so that their cost per unit length is extremely high.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein : Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung der Methode der horizontalen Verbindung zu schaffen, die in bezug auf die Leistung und die Kosten pro Längeneinheit gegenüber dem Bekannten wesentlich günstiger liegen und die eine wesentlich exaktere Arbeitsweise bei der horizontalen Kopplung zumindest in bezug auf die Richtung, die Steuerung der Richtung und die Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit zur Erzielung dieser horizontalen Kanalverbindungen gewährleistet.The object of the present invention is to provide a: method and a Means to implement the method of horizontal connection to create that in terms of performance and cost per Unit of length compared to the known are much cheaper and a much more precise mode of operation with the horizontal Coupling at least in terms of direction, controlling the direction and increasing the operating speed to achieve this these horizontal channel connections are guaranteed.
Gemäß der Erfindung wird bei einer Einrichtung zum Erstellen von Hohlräumen, z.B. Seitenkanälen in Kohle- oder ölschiefervorkommen, mit einer biegsamen Schlauchanordnung, an deren vorderem Ende ein einen Verbrennungsvorgang unterhaltendes Gas an eine unterirdische Erdformation abgegeben wird, um einen rohrförmigen Hohlraum durch Verbrennen des kohlenstoffhaltigen Materials in der Formation auszuebilden, vorgeschlagen, daß die Schlauchanordnung einen inneren kontinuierlichen, gasführenden Schlauch, einen äußeren, bewehrten, den inneren Schlauch umgebenden Schlauch, der aus einer Vielzahl von rohrförmigen Einzelabschnitten besteht, die mit benachbarten Einzelabschnitten entsprechend der Schlauchstellung in und außer Eingriff bewegbar sind, einen ersten kotinuierlichen, flexiblen Metallstreifen, der mit jedem der äußeren Schlauchabschnitte befestigt ist, einen zweiten, kontinuierlichen, flexiblen Metallstreifen, der gleitend mit jedem der äußeren Schlauchabschnitte entgegengesetzt zu der Befestigung des ersten Metallstreifens verbunden ist, und eine starre, hitzebeständige Metalldüse, die wenigstens an dem inneren Schlauch an einem Verbrennungsende befestigt ist, aufweist.According to the invention, in a device for creating cavities, e.g. side channels in coal or oil shale deposits, with a flexible hose arrangement, at the front end of which a gas that maintains a combustion process is transferred to a subterranean one Earth formation is discharged to form a tubular cavity by burning the carbonaceous material in the formation, proposed that the hose arrangement an inner continuous, gas-carrying hose, an outer, reinforced, the inner tube surrounding the tube, which consists of a plurality of tubular individual sections, which are connected to adjacent Individual sections can be moved into and out of engagement according to the position of the hose, a first co-continuous, flexible one Metal strip attached to each of the outer tube sections, a second, continuous, flexible metal strip, which is slidably connected to each of the outer tube sections opposite to the attachment of the first metal strip, and a rigid, refractory metal nozzle attached to at least the inner hose at a combustion end.
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In weiterer Au-sgestaltung der Erfindung wird bei einem Verfahren zum Bohren von Seitenkanälen durch unterirdische Kohleablagerungen vorgeschlagen, daß eine erste Anordnung mit hohlem Krümmer und von diesem nach oben verlaufenden rohrförmigen Metallgehäuse durch ein etwa vertikales-ausgekleidetes Bohrloch in eine bestimmte Tiefe eingeführt wird, daß der Krümmer in eine gewünschte Richtung gedreht wird, daß ein kontinuierliches, flexibles Rohr mit einem Gasinjektor durch die erste Anordnung geführt wird, daß die kohlenstoffhaltige Ablagerung in der Nähe des Gasinjektors gezündet wird, daß gasförmiges Oxydationsmittel mit ausreichendem hohen Druck eingespeist wird, un die Verbrennung aufrechtzuerhalten und die Verbrennungsprodukte auszustoßen, und daß das flexible Rohr mit fortschreitender Verbrennung vorgeschoben wird.In a further embodiment of the invention, in a method for drilling side channels through underground coal deposits proposed that a first arrangement with a hollow elbow and from this upwardly extending tubular metal housing introduced through an approximately vertical-lined borehole to a certain depth is that the elbow is rotated in a desired direction, that a continuous, flexible tube with a gas injector is guided by the first arrangement that the carbonaceous deposit is ignited in the vicinity of the gas injector, that gaseous Oxidizing agent is fed in at a sufficiently high pressure, un to maintain the combustion and expel the products of combustion, and that the flexible tube as the combustion proceeds is advanced.
Mit vorliegender Erfindung ist es möglich, innerhalb von 24 Stunden Strecken von 15 bis 30 m zu schaffen und Strecken von wenigstens 100 m zu erstellen.With the present invention it is possible within 24 hours To create stretches of 15 to 30 m and stretches of at least 100 m to create.
Mit vorliegender Erfindung wird eine Luftquelle oder ein gasförmiges Oxydationsmittel durch Druck über ein flexibles Rohr an einen Luftinjektor an einer brennenden, kohlenstoffhaltigen Grenzfläche geführt. Der Druckluftstrom in der Brennkammer treibt das Feuer nach vorwärts und erzeugt einen Kanal ähnlich einem gebohrten Loch. Der Luftdruck hat zur Folge, daß die Asche- rückstände, die durch die Verbrennung entstehen, in entgegengesetzter Richtung zum Feuer zwangsweise bewegt werd/und dieTrocAng des Kanales um. die Brennkammer erleichtert wird.The present invention is a source of air or a gaseous Oxidizing agent fed by pressure through a flexible pipe to an air injector at a burning, carbonaceous interface. The flow of compressed air in the combustion chamber drives the fire forward and creates a channel similar to a drilled hole. The air pressure has the consequence that the ash residues, which are caused by the Burns arise, are forced to move in the opposite direction to the fire / and dieTrocAng of the channel around. the combustion chamber facilitates will.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further features of the invention are the subject of the subclaims.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mitder Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Die Figuren zeigen:In the following the invention will be explained in connection with the drawing an exemplary embodiment explained. The figures show:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem angedeuteten Schnitt durch die Erdschichten, wobei der Verbindungskanal, die Kohlelagerstätten und die vertikalen Wellen angegeben sind,1 shows a schematic sectional illustration of the device according to the invention with an indicated section through the layers of earth, where the connecting channel, the coal deposits and the vertical shafts are indicated,
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Fig. 2 einen Längsschnittflurch einen Luftinjektorbrenner nach der Erfindung,FIG. 2 is a longitudinal section through an air injector burner according to FIG Invention,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie B-B der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 2,Fig. 3 is a section along the line B-B of Fig. 2, Fig. 4 is a section along the line A-A of Fig. 2,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Ringschlauch nach der Erfindung zur Darstellung der flexiblen Eigenschaft des Ringschlauches, 5 shows a longitudinal section through an annular hose according to the invention to show the flexible properties of the hose ring,
Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 5 » und6 shows a section along the line A-A of FIGS
Fig. 7 teilweise im Schnitt einen Teil des Abschnittes der Ringschlauchanordnung, nämlich die Bodenplatte.7 shows, partially in section, part of the section of the ring hose arrangement, namely the base plate.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein Bohrloch 70 vertikal gebohrt. Dieses Bohrloch hat beispielsweise einen Durchmesser von 30 cm und ist normalerweise mit einem Stahlgehäuse versehen, das über der Fläche der freigelegten Schicht 50 endet, die mit einer kanalförmigen Ausbildung versehen werden soll. Durch dieses Bohrloch 70 ist ein rohrförmiges Stahlgehäuse 71 eingesetzt, und dieses wiederum nimmt eine Einrichtung 72 auf, die im wesentlichen Gegenstand vorliegender Erfindung ist. Das Stahlrohr 71 ist am unteren Ende mit einem Krümmer 80 und das obere Ende mit einem Drehmechanismus 11 versehen, der zum Drehen und Orientieren des Krümmers 80 in der Richtung dient, in der der Kanal ausgebildet werden soll. Auf dem Drehmechanismus 11 sind entsprechende Markieryorrichtungen vorgesehen, die ermöglichen, den Krümmer 80 in einwandfreier Weise in der gewünschten Richtung auszurichten.As shown in Fig. 1, a borehole 70 is drilled vertically. This borehole has, for example, a diameter of 30 cm and is normally provided with a steel housing that terminates over the surface of the exposed layer 50 which is formed with a channel-shaped Training should be provided. Through this borehole 70 is a tubular steel housing 71 is used, and this in turn accommodates a device 72, which is essentially the subject matter of the present invention Invention is. The steel tube 71 is at the lower end with a bend 80 and the upper end provided with a rotating mechanism 11 which is used for rotating and orienting the bend 80 in the The direction in which the channel is to be formed is used. Corresponding marking devices are provided on the rotating mechanism 11, which enable the manifold 80 to be properly oriented in the desired direction.
Durch das Gehäuse 72 und den Krümmer 80 wird die Verbrennungseinrihtung nach vorliegender Erfindung eingesetzt. Diese Einrichtung weist, wie in den Figuren 2 bis 7 dargestellt, einen flexiblen inneren Luftschlauch 4- auf, der auf der Außenseite von einemThe combustion unit is established through the housing 72 and the manifold 80 used according to the present invention. As shown in FIGS. 2 to 7, this device has a flexible one inner air hose 4- on that is on the outside of one
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Ringschlauch 6 umgeben ist. Der Ringschlauch 6 besteht aus einer Reihe von rohrförmigen Abschnitten, die an jedem Ende so ausgebildet sind, daß eine vorübergehende Verbindung mit dem nächstbenachbarten Abschnitt entsteht, beispielsweise bei 61 und 62 nach Fig. 5· Diese zusammenpassenden Abschnitte sind vorzugsweise schwalbenschwanzförmig ausgebildet und umgeben das flexible Rohr 4 im Abstand, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Auf der oberen Seite ist außerhalb der Ringschlauchabschnitte eine kontinuierliche flexible Metallplatte 5 über die gesamte Länge der Anordnung vorgesehen und durch Schweißen, z.B. bei 63, mit den entsprechenden Abschnitten des Ringschlauches befestigt. Die kontinuierliche flexible Platte, die in Fig. 3 dargestellt ist, erstreckt sich nur über einen Teil des Umfanges der Ringschlauchabschnitte 6.Ring tube 6 is surrounded. The ring tube 6 consists of one Series of tubular sections formed at each end for temporary connection with the nearest one Section arises, for example at 61 and 62 of Figure 5. These mating sections are preferred Dovetail-shaped and surround the flexible tube 4 at a distance as shown in FIG. On the upper side there is a continuous flexible tube outside of the ring tube sections Metal plate 5 is provided over the entire length of the arrangement and attached by welding, e.g. at 63, to the corresponding sections of the ring hose. The continuous flexible plate, which is shown in FIG. 3 extends over only part of the circumference of the annular tube sections 6.
Auf der Unterseite eines jeden Ringschlauchabschnittes 6 erstreckt sich ein zweiter kontinuierlicher Metallstreifen 7· Dieser zweite Streifen 7 ist mit im Abstand versetzten Schlitzen 77 versehen, wie in Fig. 7 gezeigt, die mit Bolzen oder Köpfen 68 in Eingriff kommen, welche dauerhaft auf der Unterseite der im Abstand versetzten Abschnitte 6 der inneren Ringschlauchanordnung befestigt sind. Die beiden Metallstreifen 5 und 7 sind flexibel ausgebildet.Extends on the underside of each ring hose section 6 a second continuous metal strip 7. This second strip 7 is provided with spaced-apart slots 77, such as shown in Fig. 7 engaging bolts or heads 68 which are permanent on the underside of the spaced portions 6 of the inner ring hose assembly are attached. The two metal strips 5 and 7 are designed to be flexible.
Diese Anordnung ermöglicht, wie in Fig. 1 dargestellt, daß der flexible innere Schlauch und der Ringschlauch um den Krümmer 80 gebogen werden können, und dabei bewegen sich die Bolzen 78 in den entsprechenden Schlitzen nach abwärts und nehmen die Verlängerung des Schlauches auf, wenn er sich dreht und krümmt.This arrangement, as shown in FIG can be bent, moving the bolts 78 in down the corresponding slots and accommodate the extension of the hose as it rotates and curves.
Wie in Fig. 6 gezeigt, können die aneinanderstoßenden Enden 61 und 62 sich relativ zueinander bewegen.As shown in Fig. 6, the abutting ends 61 and 62 move relative to each other.
Am vorderen Ende ist das Verbrennungsende, eine Düse 1 vorgesehen. Diese Düse ist im Abstand zum Ende des flexiblen Rohres 4- über ein starres Rohr 3 gehalten. Dieses Rohr wiederum nimmt über Arme 20 eine Reihe von gekrümmten Stützen und Führungen 2 auf, die r-adial um das Rohr 3 angeordnet sind.The combustion end, a nozzle 1, is provided at the front end. This nozzle is held at a distance from the end of the flexible pipe 4- via a rigid pipe 3. This tube in turn receives a series of curved supports and guides 2 via arms 20, which are arranged r-adially around the tube 3.
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Wie bereits erwähnt, werden die Düse 1 und der übrige Teil der flexiblen Rohranordnung nach abwärts durch das Gehäuse 71 mit Hilfe eines Zuführmechanismus 81, 82 geführt und in der Richtung orientiert, in der der Kanal 52 erstellt werden soll. Die Düse 1 ist eine konische Vorrichtung mit einer winkeligen Innenbohrung und weitenMündung. Die Steuerung der optimalen Lufteinspeisung und des optimalen Luftstroms in der Brenn- kammer dient zur Steuerung des Luftstromes in Richtung des Kanales 52. Die Platten 2, die auf dem Rohr 3 befestigt sind, dienen zur Führung der Düse, jedoch auch als Wärmeschutzvorrichtungen und Diffusoren, und tragen ferner dazu bei, den Luftstrom auf die brennende Fläche zu richten.As already mentioned, the nozzle 1 and the rest of the flexible pipe assembly downwardly through the housing 71 by means of a feed mechanism 81, 82 and in the direction oriented in which the channel 52 is to be created. The nozzle 1 is a conical device with an angled inner bore and a wide mouth. The control of the optimal air supply and the optimal air flow in the combustion chamber is used to control the air flow in the direction of the channel 52. The plates 2, which are attached to the pipe 3, are used to guide the nozzle, but also as thermal protectors and diffusers, and also help direct the airflow onto the burning surface.
Der Luftschlauch 4· kann eine beliebige Gestalt aufweisen, er soll jedoch einen Druck bis zu 150 kg/cm (2.200 psi) aushalten.The air hose 4 · can have any shape, it should however, can withstand pressures up to 150 kg / cm (2,200 psi).
Alle erforderlichen Bauteile bestehen aus hochtemperaturfesten Legierungen oder Materialien. Nach dem Einbau der Düse in der entsprechenden Richtung wird eine brennende Grenzfläche an der Fläche eingeleitet, in der der Kanal erwünscht ist. Das obere Ende des flexiblen Schlauches 4 wird mit einer entsprechenden Druckluftquelle verbunden. Die Lufteinspeisung, das gasförmige Oxydationsmittel, wird unter Druck durch den Schlauch 4- in die Düse 1 eingeführt, wo der druckaufgeladene Luftstrom die brennende Grenzfläche aufrechterhält und nach vorwärts in ihrer Richtung treibt, damit der Kanal 52 ähnlich einem gebohrten Loch erzeugt wird. Der Luftdruck drückt die Verbrennungsrückstände in der entgegengesetzten Richtung zu der Oberflächeui-d trägt auch dazu bei, die Kohleschicht in unmittelbarer Nähe um die Brennkammer und vor dem fortschreitenden Feuer zu trocknen. Wenn die Kohle unmittelbar vor der brennenden Oberfläche aufgebraucht ist, können die Luftdüse und der übrige Teil des Rohres durch mechanische Vorrichtungen vorgeschoben werden und den kontinuierlichen Vortrieb des Kanales 52 ergeben. Beim Vortrieb halten die Platten 2 die Düse über dem Boden des Kanales und sind so zentriert, daß sie zum Richten des Luftstromes auf die brennende Fläche beitragen.All required components are made of high temperature-resistant alloys or materials. After installing the nozzle in the appropriate Direction, a burning interface is initiated at the area in which the channel is desired. The top of the flexible hose 4 is with an appropriate compressed air source tied together. The air supply, the gaseous oxidizing agent, is introduced under pressure through the hose 4- into the nozzle 1, where the pressurized air stream maintains the burning interface and propels it forward in its direction the channel 52 is created similar to a drilled hole. The air pressure pushes the combustion residue in the opposite direction to the surfaceui-d also contributes to the carbon layer in the immediate vicinity of the combustion chamber and in front of the advancing fire. When the coal is just before the When the burning surface is used up, the air nozzle and the rest of the pipe can be advanced by mechanical devices and result in the continuous advance of the channel 52. During the advance, the plates 2 hold the nozzle above the The bottom of the duct and are centered to help direct the airflow onto the burning surface.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SABOL RESEARCH & DEVELOPMENT LTD., CALGARY, ALBERT |
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8141 | Disposal/no request for examination |